ทำไมกาแฟถึงมีคาเฟอีน ? (อาวุธลับของกาแฟ)

ทำไมกาแฟถึงมีคาเฟอีน ?

มีคนดื่มกาแฟมากกว่าสองพันล้านแก้วทุกวัน ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการกระตุ้นของคาเฟอีนในร่างกายของเรา ทำไมกาแฟถึงมีคาเฟอีน

คาเฟอีนเป็นสารกำจัดศัตรูพืชตามธรรมชาติที่ต้นกาแฟใช้เพื่อป้องกันตัวเองจากศัตรูพืช คาเฟอีนยังปกป้องมันจากพืชคู่แข่งอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม คาเฟอีนที่สะสมอยู่ในน้ำหวานของดอกกาแฟจะดึงดูดแมลงผสมเกสร โดยสร้างความทรงจำในการดมกลิ่นที่ทำให้แมลงผสมเกสรเป็นแหล่งกำเนิดของต้นกาแฟ

แต่มีศัตรูพืชชนิดหนึ่งที่เจริญเติบโตได้ดีกับคาเฟอีนและนี่เป็นปัญหาใหญ่สำหรับต้นกาแฟ ทำไมกาแฟถึงมีคาเฟอีน ?

เหตุผล 2 ประการที่ทำให้กาแฟมีคาเฟอีน

คาเฟอีนเป็นสารอัลคาลอยด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในพืชกว่า 60 ชนิด หนึ่งในนั้นคือต้นกาแฟในสกุล Coffea คาเฟอีนพบได้ในระดับต่าง ๆ กันในทุกส่วนของพืช ที่มีทำหน้าที่ทั้งป้องกันตัวเองจากศัตรูพืชและเพื่อดึงดูดแมลงผสมเกสร

1. คาเฟอีนช่วยป้องกันศัตรูพืช

คาเฟอีนมีอยู่ทั่วทั้งต้นกาแฟ คาเฟอีนจะถูกเก็บไว้ในลำต้น ใบ ดอก ผลกาแฟ และเมล็ดในผลกาแฟ ความเข้มข้นสูงสุดของคาเฟอีนอยู่ในเมล็ด (เมล็ดกาแฟ)

คาเฟอีนมีรสขม และเป็นพิษต่อแมลงหลายชนิดเมื่อบริโภคในปริมาณมากตามขนาดของแมลง คาเฟอีนทำให้ระบบประสาทของแมลงกินพืชหยุดผลิตเอนไซม์ที่จำเป็น ในปริมาณที่มากพอและเอนไซม์จะถูกยับยั้งในแมลงทำให้เป็นอัมพาต และตายในที่สุด ระดับคาเฟอีนในต้นกาแฟจะแตกต่างกันไปตามสายพันธุ์ กว่าร้อยละ 98 ของกาแฟที่บริโภคทั่วโลกมาจาก 2 สายพันธุ์

อย่างแรกคือ Coffea arabica หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ “อาราบิก้า” อาราบิก้ามีสัดส่วนระหว่าง 60 – 70 เปอร์เซ็นต์ของกาแฟทั้งหมดที่ผลิตทั่วโลก อาราบิก้ามีรสชาติที่เหนือกว่าการสร้างสรรค์เครื่องดื่มกาแฟที่อร่อยที่สุด
อย่างที่สองคือ Coffea canephora หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ “โรบัสต้า” โรบัสต้าคิดเป็นส่วนที่เหลืออีก 30 – 40 เปอร์เซ็นต์ของกาแฟทั่วโลก และส่วนใหญ่จะนำไปผลิตกาแฟคุณภาพต่ำ เช่น กาแฟสำเร็จรูป เพราะรสชาติด้อยกว่ากาแฟสดทั่วไป

กาแฟอาราบิก้ามีปริมาณคาเฟอีนประมาณครึ่งหนึ่งของกาแฟโรบัสต้า เนื่องจากโรบัสต้ามีคาเฟอีนอยู่มาก พืชจึงสามารถอยู่รอดได้ในระดับความสูงที่ต่ำกว่าซึ่งมีแมลงศัตรูพืชอาศัยอยู่จำนวนมาก โรบัสต้าสามารถเติบโตได้แม้ในระดับน้ำทะเล แม้ว่าโรบัสต้าส่วนใหญ่จะปลูกที่ระดับความสูงระหว่าง 200 – 600 เมตร (650 – 2,000 ฟุต) เพื่อความอยู่รอด อาราบิก้าจึงต้องเติบโตในที่สูงกว่านี้ที่มีศัตรูพืชน้อยกว่า ระดับความสูงโดยทั่วไปสำหรับอาราบิก้าอยู่ที่ระหว่าง 1,000 – 2,000 เมตร (3250 – 6500 ฟุต) เหนือระดับน้ำทะเล

การใช้คาเฟอีนในต้นกาแฟ ก็เพื่อป้องกันตัวเองจากพืชอื่น ๆ ที่ที่อยู่รอบ ๆ เมื่อใบและเชอร์รี่ร่วงหล่นลงดิน ต้นกาแฟจะปล่อยคาเฟอีนจำนวนเล็กน้อยลงในดินที่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชอื่น ๆ ได้ จึงทำให้ต้นกล้าของกาแฟ เติบโตได้เร็วกว่าพืชชนิดอื่น ๆ

2. คาเฟอีนดึงดูดแมลงผสมเกสร

เหตุผลที่สองที่ต้นกาแฟผลิตคาเฟอีนเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจอย่างแน่นอน ดอกของต้นกาแฟจะผลิตน้ำหวานที่มีคาเฟอีนในปริมาณต่ำ ซึ่งทำหน้าที่ดึงดูดแมลงผสมเกสรได้อย่างดี แม้ดูเหมือนว่าต้นกาแฟจะผลิตคาเฟอีนในน้ำหวาน ในทางกลับกันก็เพื่อกำจัดศัตรูพืช เนื่องจากคาเฟอีนมีรสขมและเป็นพิษต่อศัตรูพืชส่วนใหญ่

การกำจัดหรือยับยั้งแมลงผสมเกสรที่มันอาศัยเพื่อความอยู่รอด โดยเฉพาะผึ้งที่เชี่ยวชาญในการตรวจจับและหลีกเลี่ยงสารพิษ อาจจะไม่ใช่ความคิดที่ดี แต่อย่างที่เราทราบโดยธรรมชาติแล้วทุกสิ่งล้วนมีเหตุผล จากการศึกษาได้แสดงให้เห็นแล้วว่า ปริมาณคาเฟอีนที่ต่ำจะกระตุ้นระบบในสมองของมนุษย์มีส่วนทำให้เกิดอาการเสพติด ดังนั้นสิ่งเดียวกันนี้อาจเป็นจริงสำหรับผึ้งได้หรือไม่ ?

คำถามนี้ทำให้ Dr. Geraldine Wright และทีมงานของเธอจากมหาวิทยาลัย Newcastle (UK) ทำการศึกษาเพื่อหาสาเหตุที่ต้นกาแฟผลิตน้ำหวานในดอกของมัน และทีมฝึกผึ้ง (Apis mellifera) ให้เชื่อมโยงกลิ่นดอกไม้ กับสารละลายน้ำตาลที่เติมคาเฟอีนในปริมาณที่แตกต่างกัน 7 ชนิดเพื่อทดสอบความทรงจำระยะยาวของผึ้ง

แม้ในปริมาณที่ต่ำที่สุดคาเฟอีนก็มีผลอย่างมากต่อความจำระยะยาวของผึ้ง และเมื่อสารละลายน้ำตาลมีระดับเท่ากับน้ำหวานในดอกกาแฟ ผลลัพธ์ก็น่าทึ่ง เพราะ 24 ชั่วโมงต่อมา ผึ้งจำนวน 3 เท่าแสดงการจำกลิ่นได้ด้วยการแลบลิ้นออกมาเพื่อรับต้องการคาเฟอีน และที่น่าทึ่งกว่านั้น คือ 2 เท่าที่สามารถจำกลิ่นได้ใน 72 ชั่วโมงต่อมา คาเฟอีนแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาทในสมองของผึ้งตอบสนองต่อการเรียนรู้และความจำอย่างไร สิ่งนี้ทำให้ต้นกาแฟสามารถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของผึ้งทางเภสัชวิทยาได้นั่นเอง

เมื่อผึ้งเรียนรู้ที่จะเชื่อมโยงกลิ่นดอกไม้ของต้นกาแฟกับอาหารพวกมันมีแนวโน้มที่จะกลับไปหาดอกไม้เหล่านั้นอีก ประสิทธิภาพในการหาอาหารที่เพิ่มขึ้นนี้นำไปสู่การผสมเกสรที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เพราะความจงรักภักดีของผึ้ง ต้นกาแฟจึงได้รับประโยชน์จากการสืบพันธุ์โดยผลิตผลไม้ และเมล็ดพืชมากขึ้นตามไปด้วย การทดสอบยังแสดงให้เห็นว่าระดับของคาเฟอีนที่มีอยู่ในน้ำหวานเป็นปริมาณที่เหมาะสมในการดึงดูดผึ้ง พบว่าผึ้งถูกขัดขวางไม่ให้ดื่มสารละลายน้ำตาลที่มีระดับคาเฟอีนสูงกว่าน้ำหวาน

ด้วงเจาะผลกาแฟ

ด้วงเจาะผลกาแฟ (Hypothenemus hampei) เป็นแมลงชนิดหนึ่งที่ไม่ถูกขัดขวางโดยคาเฟอีนตามธรรมชาติของต้นกาแฟ ในความเป็นจริงมันเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวในโลกที่สามารถกินเมล็ดกาแฟได้เพียงอย่างเดียว ซึ่งมีถิ่นกำเนิดในแอฟริกา และมีความยาวเพียงไม่กี่มิลลิเมตร เป็นศัตรูพืชที่ทำลายล้างกาแฟทั่วโลกมากที่สุด โดยการทำลายของมันสามารถทำลายผลผลิตพืชได้ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ แต่น่าเสียดายที่มันไม่ได้พบเฉพาะในแอฟริกาเท่านั้น เนื่องจากถูกนำเข้ามาโดยบังเอิญ ปัจจุบันด้วงชนิดนี้มีอยู่ในเกือบทุกประเทศที่ผลิตกาแฟทั่วโลก

ด้วงเจาะผลกาแฟอาศัยอยู่ในผลกาแฟ (เชอรี่กาแฟ) และกัดกินเมล็ดกาแฟ (เมล็ดกาแฟ) ตัวเมียจะเจาะผลเชอร์รี่กาแฟแล้ววางไข่ในเมล็ด (เมล็ดกาแฟ) เมื่อตัวอ่อนฟักออกมาก็จะกัดกินเมล็ดกาแฟที่มีระดับคาเฟอีนสูงที่สุด

ด้วงสามารถกินเอสเพรสโซได้เทียบเท่ากับ 500 เอสเพรสโซ ซึ่งเป็นระดับที่สูงจนสามารถคร่าชีวิตมนุษย์ได้ แล้วด้วงจะอยู่รอดได้อย่างไร ? ความลับอยู่ในแบคทีเรียในลำไส้ของแมลงปีกแข็งซึ่งจะล้างพิษคาเฟอีน Javier Ceja-Navarro จาก Lawrence Berkeley National Laboratory ในสหรัฐอเมริกา ได้ทำการศึกษาเพื่อค้นหาว่าด้วงสามารถบริโภคคาเฟอีนในปริมาณมากได้อย่างไร เมื่อเขาวิเคราะห์อุจจาระของด้วง พบว่ามันไม่มีคาเฟอีนเลยแม้แต่น้อย เพราะเหมือนมีบางอย่างในลำไส้ของด้วงดูเหมือนจะทำลายสารพิษได้

เนื่องจากแบคทีเรียในลำไส้ดูเหมือนจะเป็นตัวเต็งเขาจึงเลี้ยงด้วงด้วยยาปฏิชีวนะ ตอนนี้แมลงปีกแข็งจึงไม่สามารถเผาผลาญคาเฟอีนได้ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากอุจจาระที่มีคาเฟอีนเป็นส่วนประกอบ แม้ว่าด้วงจะรอดชีวิต แต่ความสามารถในการผลิตไข่ และตัวอ่อนลดลงถึง 95 เปอร์เซ็นต์ ไข่และตัวอ่อนส่วนใหญ่ที่เกิดมาจะตายทันที และสำหรับไข่และตัวอ่อนที่ไม่ตายก็ไม่สามารถเติบโตเต็มวัยได้

ในที่สุดก็พบว่าแบคทีเรีย Pseudomonas fulva ที่ย่อยคาเฟอีนมีหน้าที่ในการเผาผลาญคาเฟอีนในลำไส้ของด้วง เมื่อนำอาหารของด้วงกลับมาใช้ใหม่อีกครั้ง พวกเขาพบว่าอุจจาระของพวกมันไม่มีคาเฟอีนเลยแม้แต่น้อย ข้อเท็จจริงที่ว่า ด้วงเจาะทำลายคาเฟอีนที่อยู่ในเมล็ดกาแฟนั้นทำลายล้างพืชผลกาแฟทั่วโลก เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเกษตรกรในการควบคุมการระบาดที่อาจเกิดขึ้น

วิธีการกำจัดด้วงเจาะผลกาแฟ

คนงานในฟาร์มต้องได้รับการฝึกอบรมให้สังเกต เมื่อพืชผลแสดงสัญญาณการรบกวนการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากยิ่งตรวจพบปัญหาได้เร็วเท่าไรการจัดการก็จะง่ายขึ้นเท่านั้น เมื่อพบว่าพืชผลถูกรบกวน คนงานจำเป็นต้องแยกผลกาแฟที่ติดเชื้อทั้งหมดและต้องใช้สารกำจัดศัตรูพืชเมื่อมีความจำเป็นเพื่อทำลายการรบกวนของแมลง

เกษตรกรกำลังใช้กับดักที่ทำจากขวดรีไซเคิลมากขึ้นเรื่อย ๆ ขวดเหล่านี้ซึ่งทาสีแดง และเต็มไปด้วยส่วนผสมของแอลกอฮอล์ และกากกาแฟที่ใช้แล้ว หลอกให้ด้วงคิดว่าพวกมันกำลังจะขุดโพรง และกินเชอร์รี่กาแฟแสนอร่อย อย่างไรก็ตาม เมื่อเข้าไปข้างในแล้วพวกมันจะตกลงไปในขวด และจมลงไปในน้ำที่ด้านล่าง

ผลของคาเฟอีนต่อมนุษย์

คาเฟอีนเป็นตัวกระตุ้นระบบประสาทส่วนกลาง ที่ส่งผลต่อร่างกายของเราในหลาย ๆ ด้าน ผู้คนส่วนใหญ่จะบริโภคคาเฟอีนมากถึง 400 มิลลิกรัมต่อวัน นั่นคือประมาณ 6 ช็อตของเอสเพรสโซ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าด้วงเจาะผลกาแฟนั้นน่าประทับใจเพียงใด เมื่อคาเฟอีนไปถึงสมองผลกระทบที่โดดเด่นที่สุดคือ ความตื่นตัว ทำให้เรารู้สึกตื่นตัวมากขึ้น

หากคุณดื่มกาแฟในปริมาณที่เท่ากันทุกวัน ร่างกายของคุณจะสร้างความทนทานต่อคาเฟอีนมักทำให้เราบริโภคมากขึ้น หากคุณดื่มกาแฟเพียงเพราะต้องการฤทธิ์กระตุ้นของคาเฟอีน วิธีที่ดีที่สุดคือดื่มเมื่อคุณต้องการมากที่สุดเท่านั้น ด้วยวิธีนี้คุณจะหลีกเลี่ยงการสร้างความอดทนและคุณรู้สึกถึงผลกระตุ้นของคาเฟอีน

สำหรับผู้ที่ดื่มกาแฟในปริมาณมาก การขาดคาเฟอีนอย่างกะทันหันอาจทำให้ :

• ปวดหัว
• ความวิตกกังวล
• ความหงุดหงิด
• อาการง่วงนอน
• แรงสั่นสะเทือน

การบริโภคกาแฟที่มีคาเฟอีนเป็นประจำ (ไม่มีคาเฟอีน) มีประโยชน์ต่อสุขภาพ เช่น ลดความเสี่ยงของการเกิดโรคอัลไซเมอร์และภาวะสมองเสื่อม ตลอดจนลดความเสี่ยงในการฆ่าตัวตายได้ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ คาเฟอีนทำให้ความดันโลหิตของคุณเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ หลังการบริโภคแต่ก็ไม่คิดว่าจะส่งผลระยะยาว

อย่างไรก็ตาม ผู้ที่มีจังหวะการเต้นของหัวใจไม่ปกติ หรือผู้ที่เป็นโรคความดันโลหิตสูง ควรปรึกษาแพทย์เพื่อดูว่า การบริโภคคาเฟอีนนั้นปลอดภัยหรือไม่ ทั้งนี้คาเฟอีนยังเพิ่มกรดในกระเพาะอาหาร ซึ่งอาจทำให้เสียดท้อง หรือท้องไส้ปั่นป่วนได้ สำหรับผู้ที่มีอาการท้องอืด ให้มองหากาแฟกรดต่ำแทน

สำหรับผู้หญิงที่กำลังตั้งครรภ์ Mayo Clinic แนะนำว่าคุณควรจำกัดการบริโภคคาเฟอีน ให้อยู่ระหว่าง 200 ถึง 300 มิลลิกรัมต่อวัน เนื่องจากคาเฟอีนเป็นตัวกระตุ้นจึงอาจทำให้อัตราการเต้นของหัวใจ และการเผาผลาญของทารกในครรภ์เพิ่มขึ้นได้ หากมีปริมาณคาเฟอีนมากเกินไป อาจทำให้ทารกเติบโตช้า และเพิ่มความเสี่ยงต่อการแท้งบุตรได้ ในกรณีส่วนใหญ่ปริมาณคาเฟอีนที่ปลอดภัยในระหว่างตั้งครรภ์ คำแนะนำในปัจจุบันคือ 100 ถึง 200 มิลลิกรัมต่อวัน ซึ่งเท่ากับกาแฟหนึ่งแก้วเล็ก ๆ